本文摘要：我國農(nóng)業(yè)正在由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)進(jìn)入農(nóng)業(yè)4.0模式，這也是農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展、機(jī)械化程度達(dá)到一定水平、智能化與無人機(jī)技術(shù)逐步應(yīng)用的必然趨勢(shì)。中國是世界上農(nóng)業(yè)最早興起的國家，千百年來形成了一條雖然生產(chǎn)效率較低但十分完整的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈;由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平長(zhǎng)期
我國農(nóng)業(yè)正在由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)進(jìn)入農(nóng)業(yè)4.0模式，這也是農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展、機(jī)械化程度達(dá)到一定水平、智能化與無人機(jī)技術(shù)逐步應(yīng)用的必然趨勢(shì)。中國是世界上農(nóng)業(yè)最早興起的國家，千百年來形成了一條雖然生產(chǎn)效率較低但十分完整的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈;由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平長(zhǎng)期遠(yuǎn)低于當(dāng)時(shí)社會(huì)的綜合利用需求水平，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)�；�、專業(yè)化發(fā)展之前，物資處于貧乏狀態(tài)，任何物質(zhì)都被視為資源，根本不會(huì)造成資源浪費(fèi)，因而也就不存在環(huán)境污染。
例如，農(nóng)作物秸稈要在糧食收獲后被隨即保存起來作為牲畜飼料、薪柴、房屋建設(shè)、生活工具(如編織菜籃子)等原料;畜牧業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的畜禽糞便與秸稈、雜草、落葉等混雜物堆腐積肥，以“綠肥”或“漚肥”的形式又重返農(nóng)田，形成“種養(yǎng)轉(zhuǎn)”三結(jié)合的完善循環(huán)模式;因此，中國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)亲怨乓詠硇纬傻淖羁茖W(xué)的循環(huán)生產(chǎn)方式，對(duì)當(dāng)下發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)具有十分重要的啟示。20世紀(jì)80年代以來，中國只用40年的時(shí)間基本完成了發(fā)達(dá)國家300多年的工業(yè)化和城市化發(fā)展進(jìn)程，取得了舉世矚目的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)成就;但是，在大約30年內(nèi)就“集聚”和“爆發(fā)”了發(fā)達(dá)國家100多年出現(xiàn)的環(huán)境問題。有機(jī)廢棄物的產(chǎn)生是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的重要原因之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，有機(jī)廢棄物的形成并不可怕，可怕的是無人監(jiān)管及沒有適用技術(shù)。農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用的關(guān)鍵在于探索和創(chuàng)新“腐屑”資源的理論與技術(shù)。
農(nóng)業(yè)論文范例：基于農(nóng)學(xué)效應(yīng)的露地蔬菜氮磷鉀推薦肥量探究
有機(jī)廢棄物的產(chǎn)生既是“工業(yè)化”農(nóng)業(yè)大量生產(chǎn)、造成“產(chǎn)能過剩”的必然結(jié)果，也是目前沒有針對(duì)有機(jī)廢棄物資源化適用技術(shù)的必然結(jié)局;積極探索開拓性的新理論、新技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急;因此，“黑色農(nóng)業(yè)”應(yīng)運(yùn)而生。“黑色農(nóng)業(yè)”是繼綠色農(nóng)業(yè)、藍(lán)色農(nóng)業(yè)、白色農(nóng)業(yè)后在生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域興起的一個(gè)新概念，“黑色農(nóng)業(yè)”可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源全物質(zhì)循環(huán)利用，其可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)循環(huán)技術(shù)體系將助力形成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)高效生產(chǎn)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)閉合環(huán)，值得大力推廣。“黑色農(nóng)業(yè)”一詞伴隨著有機(jī)廢棄物資源化的推進(jìn)力度及其在污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)中顯示的作用越來越大而逐漸為人們所熟知，“黑色農(nóng)業(yè)”概念形成是一個(gè)逐步完善的過程。
“黑色農(nóng)業(yè)”概念的萌芽時(shí)期“黑色農(nóng)業(yè)”萌芽時(shí)期主要是以環(huán)境昆蟲為主要技術(shù)依托，探索其對(duì)有機(jī)廢棄物的轉(zhuǎn)化處理效果，并組織鑒定了一系列的科技成果。一是通過黃粉蟲生產(chǎn)轉(zhuǎn)化處理蔬菜尾菜廢棄物，分別在山東省和甘肅省進(jìn)行了驗(yàn)證和示范推廣，例如1999年11月通過山東省農(nóng)業(yè)廳鑒定的“黃粉蟲新品種選育、繁育、工廠化生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”項(xiàng)目、2003年8月28日通過鑒定的農(nóng)業(yè)部豐收計(jì)劃項(xiàng)目“黃粉蟲工廠化生產(chǎn)技術(shù)的示范應(yīng)用”及甘肅省的“利用黃粉蟲規(guī)�；幚砦膊思夹g(shù)”項(xiàng)目等。
二是針對(duì)玉米秸稈資源化，建立了農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化的蟲菌復(fù)合技術(shù)，例如“農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用的蟲菌復(fù)合技術(shù)示范研究”項(xiàng)目。三是在對(duì)廢棄秸稈、菌糠等轉(zhuǎn)化處理技術(shù)研究中，構(gòu)建了生物系統(tǒng)技術(shù)，例如天津的“廢棄秸稈處理及資源化生物系統(tǒng)技術(shù)引進(jìn)與示范”項(xiàng)目、山東的“農(nóng)村生活垃圾轉(zhuǎn)化處理的生物系統(tǒng)工程技術(shù)研究與開發(fā)”項(xiàng)目等。四是利用黃粉蟲轉(zhuǎn)化處理有機(jī)蔬菜田間及加工廠廢棄物，豐富和完善了有機(jī)蔬菜生產(chǎn)技術(shù)，例如山東的“萬畝有機(jī)蔬菜生產(chǎn)技術(shù)研究與開發(fā)”項(xiàng)目等。以上有關(guān)成果，雖然在技術(shù)研究及示范區(qū)域獲得了成功，但是并未引起較大的社會(huì)效應(yīng)。中國網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)和中央電視臺(tái)分別于2011年5月30日[1]和10月25日[2]報(bào)道利用腐食昆蟲黃粉蟲處理生活垃圾，并形成了一條黃粉蟲深加工的循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。2015年7月29日，《大眾日?qǐng)?bào)》再次報(bào)道了黃粉蟲具有吃進(jìn)垃圾、產(chǎn)出財(cái)富的神奇功能[3]。
這些科技成果和媒體報(bào)道為“黑色農(nóng)業(yè)”奠定了發(fā)展基礎(chǔ)。◎“黑色農(nóng)業(yè)”概念的雛形時(shí)期“黑色農(nóng)業(yè)”是與微生物轉(zhuǎn)化處理有機(jī)廢棄物的“白色農(nóng)業(yè)”相對(duì)應(yīng)的概念，并且與綠色農(nóng)業(yè)、藍(lán)色農(nóng)業(yè)一起共同構(gòu)成了“四色農(nóng)業(yè)”結(jié)構(gòu)。“黑色農(nóng)業(yè)”概念最早明確提出于2016年3月2日新華網(wǎng)的新華微視評(píng)節(jié)目《帶“色兒”的農(nóng)業(yè)》[4];2016年10月12日，《中國科學(xué)報(bào)》中《黑色農(nóng)業(yè)，使廚余垃圾變廢為寶》[5]一文中提出“黑色農(nóng)業(yè)是有機(jī)廢棄物資源的全物質(zhì)循環(huán)利用”，并介紹了在山東省莒南縣磐龍湖農(nóng)業(yè)生態(tài)園的實(shí)踐情況;但是，在“黑色農(nóng)業(yè)”概念提出的初期，其內(nèi)涵尚不明確和完善。
“黑色農(nóng)業(yè)”概念的確定“黑色農(nóng)業(yè)”概念與“白色農(nóng)業(yè)”及“三色農(nóng)業(yè)”概念密切相關(guān)，包建中于1999年提出了“白色農(nóng)業(yè)”概念，將“綠色農(nóng)業(yè)”“藍(lán)色農(nóng)業(yè)”和“白色農(nóng)業(yè)”并稱為“三色農(nóng)業(yè)”[6]。筆者最初于2000年提出“構(gòu)建腐屑生態(tài)系統(tǒng)、開辟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新戰(zhàn)場(chǎng)”[7];2018年4月，筆者首次明確“黑色農(nóng)業(yè)”概念為“黑色農(nóng)業(yè)是對(duì)應(yīng)于綠色農(nóng)業(yè)、藍(lán)色農(nóng)業(yè)、白色農(nóng)業(yè)而建立的一個(gè)概念，其內(nèi)涵是：以有機(jī)廢棄物資源為物質(zhì)基礎(chǔ)，以昆蟲生產(chǎn)學(xué)技術(shù)、蟲菌復(fù)合技術(shù)和生物系統(tǒng)技術(shù)為核心技術(shù)支撐，以昆蟲資源產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)鏈為目標(biāo)的新興農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域”。由此，將“三色農(nóng)業(yè)”完善為“四色農(nóng)業(yè)”。
“四色農(nóng)業(yè)”可以概括為：綠色農(nóng)業(yè)，即以土地、水資源為基礎(chǔ)，開發(fā)植物、動(dòng)物資源，形成的傳統(tǒng)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)。藍(lán)色農(nóng)業(yè)，即由陸地向水域空間拓展，開發(fā)海洋及淡水域生物資源的產(chǎn)業(yè)。白色農(nóng)業(yè)，即以有機(jī)廢棄物為資源基礎(chǔ)，利用微生物學(xué)技術(shù)，開發(fā)微生物產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。黑色農(nóng)業(yè)，即以有機(jī)廢棄物為資源基礎(chǔ)，利用昆蟲學(xué)技術(shù)，開發(fā)昆蟲產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。“黑色農(nóng)業(yè)”提出的意義◎理論意義“黑色農(nóng)業(yè)”的發(fā)展和完善，對(duì)于豐富現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的理論體系具有重要意義[8-14]。
在自然界中，存在生物小循環(huán)和地質(zhì)大循環(huán)的循環(huán)原則，并存著生食食物鏈和腐屑食物鏈兩條食物鏈以及植物、動(dòng)物、微生物三大生物資源。其中，“黑色農(nóng)業(yè)”就是基于“腐屑食物鏈”的產(chǎn)業(yè)化而形成的新興農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。時(shí)至今日農(nóng)業(yè)面臨的困境，包括經(jīng)濟(jì)效益低下、生態(tài)嚴(yán)重破壞、環(huán)境污染泛濫，其根本原因在于歷經(jīng)一萬年的傳統(tǒng)農(nóng)耕史中，僅僅圍繞單一的“生食食物鏈”進(jìn)行開發(fā)了傳統(tǒng)蛋白質(zhì)的獲得途徑，而沒有對(duì)兩條食物鏈進(jìn)行對(duì)等開發(fā)。“黑色農(nóng)業(yè)”的發(fā)展可以為現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙鏈互動(dòng)、跨鏈循環(huán)”、構(gòu)建“雙六產(chǎn)”和產(chǎn)業(yè)“環(huán)鏈”結(jié)構(gòu)提供科學(xué)依據(jù)。
生態(tài)意義“黑色農(nóng)業(yè)”發(fā)展極大地開拓了現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的思路。物質(zhì)在自然界的生生不已和循環(huán)不息，是大自然永續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。由植物、動(dòng)物、微生物和環(huán)境容納量所進(jìn)行的生產(chǎn)—加工—分解—轉(zhuǎn)化過程，是生態(tài)系統(tǒng)的基本代謝功能，也是生態(tài)學(xué)基本規(guī)律之一。正由于自然界具有這種性能，人類才有可能根據(jù)生態(tài)規(guī)律，合理利用再生資源，做到取之不盡、用之不竭。在大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)和淡水生態(tài)系統(tǒng)中，生物量的大部分不是被取食，而是死亡后被環(huán)境微生物和環(huán)境昆蟲所分解;因此，能流以通過腐屑食物鏈運(yùn)行為主。腐屑食物鏈可能有3個(gè)去向，也就是微生物、環(huán)境昆蟲或大型食碎屑動(dòng)物，這些生物類群對(duì)能量的最終消散所起的作用已經(jīng)引起了生態(tài)學(xué)家的重視。
“黑色農(nóng)業(yè)”的發(fā)展和完善，有助于深入、全面地了解和掌握環(huán)境昆蟲的生態(tài)轉(zhuǎn)化功能和產(chǎn)業(yè)價(jià)值，擴(kuò)展了對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)分解轉(zhuǎn)化角色的認(rèn)識(shí)。在21世紀(jì)之前，對(duì)于自然界中生物生產(chǎn)—消費(fèi)—分解轉(zhuǎn)化者的角色理解，使人們更多、更深刻地理解了微生物的分解轉(zhuǎn)化功能，而對(duì)于環(huán)境昆蟲的分解轉(zhuǎn)化功能嚴(yán)重忽略，微生物在自然界中的分解轉(zhuǎn)化功能得到充分的關(guān)注，微生物科技得到快速發(fā)展;昆蟲學(xué)研究則偏重于有害種類的防控，對(duì)環(huán)境昆蟲的分解轉(zhuǎn)化功能沒有得到應(yīng)有的重視。推進(jìn)黑色農(nóng)業(yè)，強(qiáng)化環(huán)境昆蟲對(duì)有機(jī)廢棄物的轉(zhuǎn)化處理功能，可以助推生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流和能量流強(qiáng)度更龐大、更順暢的流轉(zhuǎn)。
生產(chǎn)實(shí)踐意義“黑色農(nóng)業(yè)”的發(fā)展和完善，已經(jīng)在現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)、人居環(huán)境整治等領(lǐng)域中得到了驗(yàn)證、應(yīng)用和拓展。“黑色農(nóng)業(yè)”在生活垃圾分類、人居環(huán)境治理領(lǐng)域中的應(yīng)用。城鄉(xiāng)生活垃圾治理的難點(diǎn)在于“混合”狀態(tài)和“濕垃圾”治理。對(duì)“混合”狀態(tài)的垃圾，可以通過推進(jìn)垃圾分類予以逐步解決，而環(huán)境昆蟲對(duì)于水分的吸收、代謝和排泄具有與脊椎動(dòng)物完全不同的途徑和機(jī)制，因此“濕垃圾”中的水分可以被充分吸收而排泄出干燥的蟲砂顆粒。黑色農(nóng)業(yè)產(chǎn)物——昆蟲源蛋白，可以在無抗飼料開發(fā)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在無抗飼料開發(fā)領(lǐng)域中，昆蟲蛋白粉是無脊椎動(dòng)物源，與脊椎動(dòng)物源蛋白存在異源性，同時(shí)昆蟲源蛋白粉中還含有甲殼素、抗菌肽、溶菌酶等一列抗菌物質(zhì)，可以和中草藥、藥用植物一起作為無抗飼料的原料。
黑色農(nóng)業(yè)另一產(chǎn)物——蟲砂，可以用于研制人工土壤，將在土壤改良領(lǐng)域做出巨大貢獻(xiàn)。蟲砂本身就是生物產(chǎn)品，而且具有干燥性強(qiáng)、顆粒性均勻的特點(diǎn)，可以直接作為生物有機(jī)肥使用或經(jīng)微生物發(fā)酵、與植物源物質(zhì)混合制作成人工土壤。黑色農(nóng)業(yè)技術(shù)體系可以分為3個(gè)層次：一是環(huán)境昆蟲單一種類的研究與利用;二是微生物與環(huán)境昆蟲的結(jié)合利用，即蟲菌復(fù)合技術(shù);三是以環(huán)境昆蟲為主體的多種環(huán)境生物的組合技術(shù)，即環(huán)境生物系統(tǒng)技術(shù)。
在環(huán)境昆蟲單一種類研究與利用領(lǐng)域，黃粉蟲是研究最成熟和產(chǎn)業(yè)化程度最高的種類，主要用于蔬菜尾菜廢棄物、餐廚廢棄物和生活垃圾濕垃圾的轉(zhuǎn)化處理[15-17];東亞飛蝗對(duì)于禾本科雜草具有極大的轉(zhuǎn)化處理能力，也是由“大害”變“大利”的典型案例[18]。其他研究較為充分的種類還有白星花金龜、黑水虻、中華真地鱉、美洲大蠊。麻蠅和羽芒寬盾食蚜蠅是近3年才逐漸研發(fā)的種類，麻蠅具有取食腐肉物質(zhì)的特點(diǎn)，可以轉(zhuǎn)化處理餐廚廢棄物和病死動(dòng)物尸體。
羽芒寬盾食蚜蠅的幼蟲為腐食性，成蟲具有訪花行為，因而具有環(huán)境昆蟲和授粉昆蟲的雙重功能，具有極大的開發(fā)潛力;昆蟲種類多、分布廣、食性雜，對(duì)于單一種類的發(fā)掘還需投入更多的精力。隨著環(huán)境昆蟲研究種類的不斷增多、研究?jī)?nèi)容的不斷深入和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，昆蟲生產(chǎn)學(xué)也逐步得到完善和成熟[19]。在蟲菌復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)于環(huán)境微生物的研究與利用已經(jīng)做了大量的工作，可以將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥、單細(xì)胞蛋白以及制備沼氣;但是，對(duì)于同樣具有“大自然清道夫”之稱的環(huán)境昆蟲研究及利用極少。
今后的研究方向是如何將微生物對(duì)有機(jī)廢棄物的分解作用作為環(huán)境昆蟲利用的預(yù)處理技術(shù)，并極大地提高綜合轉(zhuǎn)化處理效率。昆蟲環(huán)境生物系統(tǒng)技術(shù)研究尚處于初期階段。在自然界中，任何一種生態(tài)功能的行使，都不是單一物種所能完成的。無脊椎昆蟲可以和微生物、藻類、植物和脊椎動(dòng)物等整合成生物系統(tǒng)，發(fā)揮更大的生態(tài)環(huán)境效益與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)境昆蟲可以取食消化反芻動(dòng)物所不能消化代謝的老化、腐敗秸稈以及各類有機(jī)廢棄物。對(duì)于脊椎動(dòng)物不能取食利用、植物不能直接吸收利用的有機(jī)物料，可以通過無脊椎動(dòng)物的轉(zhuǎn)化、微生物的分解予以解決。
微生物的轉(zhuǎn)化作用，對(duì)前端有機(jī)物料具有分解作用，但其后端的產(chǎn)物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化尚需完善。蚯蚓的終端產(chǎn)物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化初具形態(tài)，前景廣闊，但其前端對(duì)于有機(jī)物料的破碎能力差，造成轉(zhuǎn)化效率低，生產(chǎn)能力差，生物量小;因此可見，蚯蚓往前不可邁進(jìn)，微生物往后不可跨越。而環(huán)境昆蟲，自身能力強(qiáng)大，可充分利用水分，在前端可以破碎有機(jī)物料，為微生物分解創(chuàng)造有利條件;在后端可為蚯蚓提供有機(jī)物料碎屑和蟲砂。“黑色農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系研究，目前正處于單項(xiàng)技術(shù)成熟并逐漸融合系統(tǒng)化的發(fā)展初期。
國外相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀縱觀全球，國際上總體對(duì)于環(huán)境昆蟲的重視程度不高。從環(huán)境昆蟲種類來看，黑水虻研究的國際化程度最高，黃粉蟲其次，其他種類幾乎沒有涉及。美國佐治亞大學(xué)謝潑德教授[20]領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于1994年在墨西哥成功開發(fā)了世界上第1個(gè)水虻糞肥管理系統(tǒng)，用于處理集約化經(jīng)營(yíng)的雞場(chǎng)產(chǎn)生的大量糞便。1997年，美國環(huán)保工程技術(shù)公司的奧利弗博士[21]首次將黑水虻技術(shù)應(yīng)用于城市生活垃圾的處理，經(jīng)過長(zhǎng)期探索和研究，發(fā)明了一種適用于家庭的黑水虻有機(jī)垃圾生物轉(zhuǎn)化器[21]。
美國德克薩斯農(nóng)工大學(xué)昆蟲學(xué)系研究人員在黑水虻的人工養(yǎng)殖技術(shù)、處理后糞便的肥料價(jià)值和昆蟲蛋白的飼料價(jià)值等研究方面取得了重要的成果[22]。澳大利亞墨爾本的卡爾瑪3(Karma3)生物科技公司建立了黑水虻培育轉(zhuǎn)化處理有機(jī)廢棄物系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，不斷優(yōu)化飼養(yǎng)環(huán)境條件、飼料配方，提高生產(chǎn)效率[22]。南非的AgriProtein基地是一家利用黑水虻生產(chǎn)飼料的公司，是全球市值最高的黑水虻養(yǎng)殖公司，已在歐洲，南、北美洲以及亞洲地區(qū)擴(kuò)大投資生產(chǎn)，產(chǎn)品能夠滿足動(dòng)物飼料產(chǎn)業(yè)對(duì)天然和低成本的魚粉替代物不斷增長(zhǎng)的需求，可廣泛應(yīng)用于家禽和魚類養(yǎng)殖行業(yè)[23]。西班牙阿利坎特大學(xué)桑托斯·羅霍教授[24]所在的研究小組利用黑水虻幼蟲，以可持續(xù)的方式處理動(dòng)物糞尿。
國內(nèi)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀在世界上出現(xiàn)“畜禽公害”，特別是我國發(fā)起“環(huán)保風(fēng)暴”以后，“黑色農(nóng)業(yè)”發(fā)展的潛力在我國得到重視和挖掘，在各類有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化處理及資源化方面的作用也日漸引起政府、科技界和社會(huì)的廣泛關(guān)注。在“黑色農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系的3個(gè)層次中，我國在一、二層次的技術(shù)已經(jīng)完全成熟，目前正在推進(jìn)第三層次技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，特別在有機(jī)廢污水凈化和資源化領(lǐng)域最為突出。
在生活垃圾分類領(lǐng)域，環(huán)境昆蟲可以“過腹轉(zhuǎn)化”“濕垃圾”，成熟技術(shù)已有黃粉蟲、中華真地鱉、美洲大蠊的應(yīng)用;在作物秸稈資源化利用領(lǐng)域，環(huán)境昆蟲技術(shù)可促進(jìn)“三高(高速、高效、高值)”轉(zhuǎn)化，其中最成熟的技術(shù)就是白星花金龜和東亞飛蝗的應(yīng)用;在畜禽糞污治理領(lǐng)域，固廢處理技術(shù)有黑水虻和白星花金龜應(yīng)用，液廢則需要環(huán)境生物系統(tǒng)技術(shù)。“黑色農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈就是以有機(jī)廢棄物資源為物質(zhì)基礎(chǔ)，采用昆蟲學(xué)技術(shù)，形成昆蟲產(chǎn)品并構(gòu)建的新興產(chǎn)業(yè)鏈。打造黑色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的基本過程為：首先對(duì)區(qū)域性有機(jī)廢棄物資源進(jìn)行調(diào)研，確定需求。
第二，“黑色農(nóng)業(yè)”以純凈的有機(jī)廢棄物為資源基礎(chǔ)，對(duì)生活垃圾進(jìn)行三元二級(jí)分類[12]，獲取純凈的“濕垃圾”;對(duì)有機(jī)廢棄物資源進(jìn)行分類、組織分離，如玉米秸稈可以分為葉片、上部莖稈、下部莖稈、根茬4個(gè)部分，采取針對(duì)性技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理;畜禽糞污進(jìn)行固液分離，分別對(duì)固體廢棄物和有機(jī)廢污水采取對(duì)應(yīng)技術(shù)措施。
第三，選擇與有機(jī)廢棄物資源對(duì)應(yīng)的環(huán)境昆蟲種類，建立昆蟲生產(chǎn)學(xué)技術(shù)系統(tǒng);建立環(huán)境昆蟲與微生物結(jié)合的蟲菌復(fù)合技術(shù)系統(tǒng)，發(fā)揮微生物預(yù)處理作用;構(gòu)建以環(huán)境昆蟲為主體的環(huán)境生物系統(tǒng)，充分利用昆蟲、微生物、藻類、植物等的綜合生態(tài)轉(zhuǎn)化力。
第四，構(gòu)建昆蟲資源現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。環(huán)境昆蟲“過腹轉(zhuǎn)化”有機(jī)廢棄物資源，已經(jīng)形成了一些模式，如黃粉蟲、白星花金龜—瓜果蔬菜類廢棄物[12]，黑水虻、白星花金龜—畜禽糞污，羽芒寬盾食蚜蠅、白星花金龜—作物秸稈，東亞飛蝗、白星花金龜—單子葉雜草，美洲大蠊、白星花金龜—餐廚廢棄物[13]等。目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的種類為黃粉蟲、白星花金龜和黑水虻。“黑色農(nóng)業(yè)”作為一個(gè)冉冉升起的新興農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，發(fā)展時(shí)期短，基礎(chǔ)積累薄弱，科技力量投入少，很多橫向范圍和縱深領(lǐng)域均存在空白。
例如，昆蟲種類愈百萬種，以20%的腐食性種類計(jì)，即有20余萬種之多，但是目前研究的種類僅有30余種，其種質(zhì)資源、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、生產(chǎn)學(xué)的研究任務(wù)十分艱巨;蟲菌復(fù)合技術(shù)和生物系統(tǒng)技術(shù)尚處于初級(jí)研究階段;昆蟲資源產(chǎn)品開發(fā)僅限于蟲體和蟲砂，今后應(yīng)將對(duì)蟲體蛋白、脂肪以及其他功能成份進(jìn)行深度開發(fā)，形成系列化產(chǎn)品，并推進(jìn)在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。政策覆蓋社會(huì)關(guān)注度較低雖然政府十分強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新的重要性，但是將環(huán)境昆蟲作為創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用于生活垃圾處理方面還是沒有提到和垃圾焚燒、填埋、堆肥同等重要的層面。長(zhǎng)期以來，由于對(duì)糧食的重大社會(huì)需求，科技界對(duì)昆蟲學(xué)的研究偏于害蟲的防控領(lǐng)域，對(duì)于環(huán)境昆蟲、授粉昆蟲在生態(tài)環(huán)境治理領(lǐng)域的貢獻(xiàn)沒有全面、深透的認(rèn)識(shí)。
昆蟲研究被普遍認(rèn)為是雕蟲小技，沒有什么大作為，不及對(duì)傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖對(duì)象的認(rèn)知度高。農(nóng)業(yè)資源環(huán)境是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的源頭保障。隨著人口增長(zhǎng)、膳食結(jié)構(gòu)升級(jí)和城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，我國農(nóng)產(chǎn)品需求呈持續(xù)剛性增長(zhǎng)，對(duì)保護(hù)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境提出了更高要求。目前，我國農(nóng)業(yè)資源環(huán)境遭受著外源性污染和內(nèi)源性污染的雙重壓力，已成為制約農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸。
一方面，工業(yè)和城市污染向農(nóng)業(yè)農(nóng)村轉(zhuǎn)移排放，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量安全令人堪憂;另一方面，化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品過量使用，畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈和農(nóng)田殘膜等農(nóng)業(yè)廢棄物不合理處置，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染日益嚴(yán)重，加劇了土壤和水體污染風(fēng)險(xiǎn)。打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，確保農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境安全，是實(shí)現(xiàn)我國糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的現(xiàn)實(shí)需要，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源永續(xù)利用、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。
同時(shí)，農(nóng)業(yè)是高度依賴資源條件、直接影響自然環(huán)境的產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治，可以充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)生態(tài)服務(wù)功能，把農(nóng)業(yè)建設(shè)成為美麗中國的“生態(tài)屏障”，為加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)[25-31]。“黑色農(nóng)業(yè)”針對(duì)有機(jī)廢棄物資源，應(yīng)用昆蟲學(xué)技術(shù)，產(chǎn)出昆蟲蛋白、蟲砂及其他新資源，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)資源全物質(zhì)循環(huán)利用，是一項(xiàng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是知識(shí)技術(shù)密集、物質(zhì)資源消耗少、成長(zhǎng)潛力大、綜合效益好的產(chǎn)業(yè)，未來應(yīng)以重大技術(shù)突破和重大發(fā)展需求為基礎(chǔ)全面拓展，將對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重大引領(lǐng)帶動(dòng)作用。“黑色農(nóng)業(yè)”的發(fā)展，與突破我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)階段發(fā)展瓶頸具有密切的關(guān)系。
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作者：劉玉升
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